Ortólogos

Se consideran genes ortólogos a los que son semejantes por pertenecer a dos especies que tienen un antepasado común. En este caso, las especies con las que se va a comparar el gen DDX53 de Homo sapiens son Chlorocebus sabaeus (vervet-AGM) y Bos taurus (vaca).

Se van a realizan dos alineamientos: a nivel de DNA genómico y a nivel de proteína. En primer lugar, se comparan a nivel de DNA genómico, para lo cual se utiliza Blast para hacer los alineamientos con dos especies distintas. Los resultados se muestran a continuación.

 

En la tabla 3.4 se muestran los resultados del alineamiento del DNA genómico del gen que presenta el contig frente al DNA genómico de los ortólogos.

  Cobertura Identidad Bases alineadas Gaps
Chlorocebus sabaeus 58% 95% 1798/1899 3
Bos taurus 40% 82% 1072/1310 16

Tabla 3.4. Resultados del alineamiento del DNA genómico del gen que presenta el contig frente al DNA genómico de los ortólogos.

 

En la tabla 3.5 se muestran los resultados del alineamiento del DNA genómico del gen que presenta Ensembl frente al DNA genómico de los ortólogos.

  Cobertura Identidad Bases alineadas Gaps
Chlorocebus sabaeus 52% 95% 1798/1899 3
Bos taurus 2% 82% 1072/1310 16

Tabla 3.5. Resultados del alineamiento del DNA genómico del gen que presenta Ensembl frente al DNA genómico de los ortólogos.

 

Como sabemos que el gen DDX53 del vervet solamente está formado por un exón, es decir, no tiene regiones UTR, hacemos un alineamiento de los exones de humano y vervet. El resultado es que la cobertura es del 100% y la identidad del 95% y presenta los mimos gaps y bases alineadas que en la tabla 3.4. Por tanto, la cobertura del 58% de la tabla 3.4 se explica por esta razón, porque solo se alinea el exón obteniendo la misma identidad, pero cobertura menor. Así, se puede decir que los humanos han adquirido las regiones UTR en este gen, lo que les permite regular su expresión.

El 95% de identidad se debe a que el exón del gen DDX53 de humano tiene un tamaño de 1896 nucleótidos, mientras que el exón de vervet tiene 1899. Es decir, en el vervet hay tres nucleótidos más que en humano. Esto quiere decir que se han dado dos delecciones que son:

  • Se ha eliminado una A en la posición 1886 del vervet.
  • Se ha eliminado un CG que estaban en las posiciones 1888 y 1889 en el vervet.

Estas tres modificaciones son a lo que se refieren los tres gaps de las tablas 3.4 y 3.5.

En lo que se refiere a la vaca, el gen DDX53 está constituido por tres exones y dos intrones, los cuales le confieren un tamaño total de 1824pb. Si se alinean el exon del gen humano frente a los tres exones del gen de la vaca (sin tener en cuenta intrones), la cobertura aumenta hasta un 86%, mientras que la identidad es de un 80%. Entonces, la mayor parte de la secuencia del gen son exones, que son los elementos que mayormente se han conservado en las distintas especies.

También se ha realizado el alineamiento con la secuencia de aminoácidos. Los resultados se muestran en la tabla 3.6

  Cobertura Identidad Aminoácios alineados Gaps
Chlorocebus sabaeus 99% 90% 566/629 0
Bos taurus 95% 68% 414/607 4

Tabla 3.6. Resultados del alineamiento de la proteína.

 

La secuencia de aminoácidos en humano cuenta con un total de 631 aminoácidos, mientras que en el vervet cuenta con 632 aminoácidos y en la vaca con 608. Estas diferencias en el tamaño provocan los valores de cobertura de los alineamientos.

Las tres delecciones que se han dado en humanos con respecto al vervet han llevado consigo cambios en la secuencia de la proteína. Una de esas variaciones ha sido el cambio de una lisina (K) por un glutámico (E) en la posición 326. Esta variación ya se describe en la figura 3.12. 

 

En cuanto a Chlorocebus sabaeus:

A lo largo del alineamiento del DNA genómico del vervet se ven bastantes SNP de una sola base, pero la región que presenta variaciones de forma más significante es la final del exón, en concreto de la base 1876 a la 1883 (es donde se encuentran las delecciones). Por tanto, esta sería la región que más cambios ha sufrido, aunque no supone grandes diferencias si solo nos fijamos en el exón de ambas especies cuya cobertura es del 100% y la identidad es del 95%. También se puede decir que los humanos han adquirido las regiones UTR en este gen, lo que les permite regular mejor su expresión. Además, estas modificaciones no son muy representativas en la secuencia de aminoácidos del gen DDX53. A pesar de esas pequeña variaciones, como la identidad es bastante alta tanto a nivel de DNA y proteína, se puede decir que el gen y la proteína se conservan a lo largo de la evolución en el vervet.

 

En cuanto a Bos taurus:

Como ya se ha dicho anteriormente, la mayor parte de la identidad del alineamiento en cuanto a la vaca se debe a los exones. Atendiendo más minuciosamente a la comparación entre ambas secuencias, hay unas regiones al principio (entre los nucleótidos 574-750) y al final (entre los nucleótidos 1550-1875) del gen del contig, las cuales presentan más variaciones en cuanto a inserciones/delecciones con respecto a la vaca. Como era de esperar, estas diferencias también se muestran al alinear la secuencia de aminoácidos, lo que provoca que las regiones entre los aminoácidos 25-255 (comprende el dominio KH) y 450-627 (abarca el dominio helicasa C-terminal) sean muy variables. De ahí que la identidad en la secuencia de la proteína sea sólo de un 68%. Aún así, el dominio en el que se encuentra el sitio de unión a ATP siempre se conserva, por lo que para que esta enzima catalice su reacción es obligatorio el uso de energía en forma de ATP.

Finalmente, cabe destacar que el grado de identidad al gen y proteína DDX53 humano es superior con el vervet que con la vaca, tal y como se esperaba por la cercanía evolutiva.